Учебное пособие Томск 2008 удк 678. 01(075. 8)(035)
| Вид материала | Учебное пособие |
- Учебное пособие Томск 2008 удк 339 (075., 369.4kb.
- Учебное пособие Томск 2003 удк 658. 56 (075., 1691.74kb.
- Учебное пособие Майкоп 2008 удк 37(075) ббк 74. 0я73, 4313.17kb.
- Учебное пособие тверь 2008 удк 519. 876 (075. 8 + 338 (075. 8) Ббк 3817я731-1 + 450., 2962.9kb.
- Пособие подготовлено на кафедре культурологи и социальной коммуникации, соответствует, 1593.29kb.
- Учебное пособие удк 159. 9(075) Печатается ббк 88. 2я73 по решению Ученого Совета, 5335.58kb.
- Учебное пособие Издательство тпу томск 2008, 1944.17kb.
- Базовый курс Учебное пособие Третье издание, исправленное и дополненное Томск 2007, 1615.15kb.
- Учебное пособие Сургут Издательский центр Сургу 2008 удк 316. 77(075. 8) Ббк 60. 56я7, 2431.1kb.
- Учебное пособие Чебоксары 2007 удк 32. 001 (075. 8) Ббк ф0р30, 1513.98kb.
Таблица 10ж. Нормативные показатели качества на основе ПЭНД (ТУ 6-05-1870-79) для марок 275-75, 276-73, 276-75, 277-73, 277-75, 278-72, 279-73
| Показатели | 275-75 | 276-73 | 276-75 | 277-73 | 277-75 | 278-72 | 279-73 |
| γ, кг/м 3 | 959-964 | 959-964 | - | 960-965 | 960-965 | 953-957 | - |
| ПТР, г/10мин | 0,65-0,80 | 0,65-0,80 | 0,65-0,80 | 5,0-7,0 | 5,0-7,0 | 11-15 | - |
| Тпл, оС | Для всех марок 125-130 | ||||||
| Ткр, оС | От -70 до -140 | От -70 до -140 | От -70 до -140 | От -50 До -70 | От -50 До -70 | От -50 До -70 | От -50 До -70 |
| σтр, МН/м 2 | 26,0 | 26,0 | 26,0 | - | - | - | - |
| σр, МН/м 2 | 22,0 | 24,0 | 24,0 | - | - | - | - |
| εотн, % | 450 | 450 | 450 | - | - | - | - |
| Стр, ч | - | 10 | 10 | - | - | - | - |
| Применение | Пленки | Тонко- и толстостенные изделия вместимостью до 10 л. | Тонко- и толстостенные изделия вместимостью до 10 л. | Мало и крупногабаритные изделия | Мало и крупногабаритные изделия | Крупногабаритные толстостенные изделия с повышенной ударопрочностью | Толстостенные мало- и крупногабаритные изделия |
| Метод переработки | экструзия | Экструзия и выдувание | Экструзия и выдувание | Литье под давлением | Литье под давлением | Литье под давлением | Литье под давлением |
Таблица 10з. Нормативные показатели качества ПЭНД (ТУ 6-11-0206368-93)
| Показатель | РЕ4ЕС-01В, РЕ6ЕС-01В | РЕ4ЕС-02В РЕ6ЕС-02В | РЕ4ЕС-03 РЕ6ЕС-03 | РЕ4ЕС-04S РЕ6ЕС-04S |
| ПТР, г/10 мин | 10-14 | 10-14 | 10-14 | 10-14 |
| ПТР21,6/ПТР5 | 20-30 | 20-30 | 18-28 | 18-28 |
| γ, кг/м 3 | 952-958 | 946-950 | 944-948 | 94-948 |
| εр, % | 600 | 600 | - | - |
| σр, МН/м 2 | 24,5 | 27,4 | - | - |
| σтр, МН/м 2 | 20,6 | 20,6 | - | - |
| ε106 | 2,5 | 2,4 | 2,4 | 2,4 |
| tgδ106 | 710-4 | 710-4 | 210-4 | 210-4 |
| Еэл, кВ/мм | 30 | 35 | 35 | 35 |
тары, антикоррозионных покрытий и т.п. Назначение и методы переработки ПЭНД приведены в табл. 10, нормативные показатели качества – в табл. 10а – з. Показатели свойств композиций газофазного ПЭНД, ПЭНД, выпускаемого по ТУ 6-05-1870-79 и по ТУ 6-11-0206368-93 - в табл. 10.
ПЭНД перерабатывают литьем под давлением при следующих параметрах: 180 < Тл < 280°С, 70 < руд < 120 МПа, 30 < Тф < 80°С; экструзией в напорные трубы: 170 < Тэ < 220°С; экструзией в пленки: 160 < Тэ < 200°С; экструзионным наложением изоляции проводов и кабелей 220 < Тэ < 300°С; прессованием: 180 < Тп < 210°С, 7 < руд < 10 МПа.
Гранулы ПЭНД размером (2-4) мм х 8 мм имеют насыпную плотность от 500 до 550 кг/м3.
2.3. Полиэтилен среднего давления (ПЭСД)
Торговое название: фортифлекс, грэкс, марлекс (США).
ПЭСД – линейный, гибкоцепной полимер со строением звена, аналогичным строению звена макромолекулы ПЭВД.
В промышленности ПЭСД получают полимеризацией этилена в растворителе в присутствии оксидов кобальта, молибдена и вольфрама при температуре 130-170°С и давлении от 3,5 до 4,0 МПа.
Разветвленность ПЭСД еще меньше, чем ПЭНД, короткие боковые ответвления встречаются не чаще чем через 250 атомов углерода основной цепи, а количество метальных групп на концах основной и боковых цепей не превышает 3 на 100 атомов углерода. Благодаря гибкости основной цепи и практическому отсутствию боковых ответвлений ПЭСД обладает наибольшей среди полиэтиленов плотностью – от 950 до 976 кг/м3. Его температура плавления 128-132°С. Молекулярная масса промышленных марок ПЭСД колеблется от 70 до 400 тыс.
Химическая стойкость и физико-механические показатели свойств ПЭСД выше, чем ПЭВД и ПЭНД, а диэлектрические и теплофизические практически аналогичны свойствам ПЭНД.
ПЭСД является конструкционным материалом общетехнического назначения. Для формования трубных систем и соединительных деталей газораспределительных сетей выпускается композиция ПЭСД, соответствующая ТУ 2243-046-00203521-98. Условное обозначение марки композиции включает сокращенное название полимера, значение минимальной длительной прочности, первую букву сомономера этилена и через дефис – рецептуру термосветостабилизатора. Например, композиция сополимера этилена с бутиленом, имеющая минимальную длительную прочность 80, стабилизированная по рецептуре 275, обозначается так: ПЭ 80Б-275.
2.4. Сополимер этилена с изобутиленом (кабельный полиэтилен)
Кабельный полиэтилен представляет собой композиционный материал на основе ПЭВД (ПЭНД) и изобутилена, вводимого для повышения стойкости термопласта к растрескиванию, и предназначен для нанесения изоляции и защиты проводов и кабелей. Выпускается он в соответствии с ГОСТ 16336-77 в виде гранул размером от 2 до 5 мм (содержание гранул выше 5-8 мм допускается не более 0,25 %). Условное обозначение марки кабельного полиэтилена включает 'указание марки ПЭВД (ПЭНД) и через дефис – рецептуры стабилизирующей добавки. Например, кабельный полиэтилен на основе ПЭВД базовой марки 10204-003, стабилизированный термосветостойкой добавкой рецептуры 10, 1 сорта обозначается так:
Полиэтилен 102-10К, сорт 1, ГОСТ 16336-77.
2.5. Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ или ПХС)
Т
орговое название: ХСПЭ, ПХС (РФ); хайпален (США). ХСПЭ и ПХС представляют собой линейные, разветвленные полимеры со строением звена макромолекулы: -(СН2СН2СН2СНС1СН2СН2СН2)12 -СН-S02C1
Макромолекула хлорсульфированного полиэтилена имеет конформацию статистического клубка. Параметр растворимости составляет 17,5 (МДж/м3)0,5.
В промышленности ХСПЭ получают обработкой ПЭВД, а ПХС – ПЭНД в растворе тетрахлорида углерода хлором и сернистым ангидридом (сульфохлорированием). Появление в макромолекуле хлорсульфоновых групп и атомов хлора нарушает ее регулярность, затрудняет кристаллизацию и способствует превращению кристаллического полимера в аморфный, находящийся при комнатной температуре в высокоэластическом состоянии. Содержание хлора в промышленных марках ХСПЭ и ПХС составляет от 25 до 45%, серы – от 0,8 до 2,2%. В макромолекуле ХСПЭ одна хлорсульфоновая группа приходится на 90, а один атом хлора – на 7-8 атомов углерода основной цепи. Наличие хлорсульфоновых групп обусловливает склонность ХСПЭ к пространственному структурированию (сшиванию, вулканизации) полимера.
Вулканизаты ХСПЭ и ПХС устойчивы к действию минеральных и органических кислот, в том числе окисляющих. Они превосходят вулканизаты хлорированных каучуков по тепло-, водо-, износостойкости, способности сохранять цвет, стойкости к кислородному и озонному старению. Длительная работоспособность резины из ХСПЭ и ПХС сохраняется в интервале температур от -60 до 180°С. Деструкцию изделий из ХСПЭ и ПХС вызывают дымящаяся азотная кислота, а также уксусная кислота и тетрахлорид углерода.
Таблица 11. Показатели основных свойств ХСПЭ и сэвилена (сополимера этилена с этилацетатом)
| Показатель | Хлорсульфированный ТУ 6-01-1116-79 | Сэвилен | ||
| 11507-375 | 11808-1750 | 11104-030 | ||
| ПТР, г/10 мин | - | 25-70 | 100-300 | 1-5 |
| γ, кг/м 3 | 1110 | 944 | 950 | 930 |
| εр, % | 500 | 800-700 | - | - |
| σр, МН/м 2 | 21,5 | 12-8 | 4-5 | 12-15 |
| Нш | 70 | 85 | 76 | 98 |
| Тхр, 0С | -56 | -50 | - | -100 |
| Тв, 0С | - | 50 | 30 | 96 |
| ε103 | 5-7 | 2,8 | 3,0 | 2,4 |
| tgδ103 | 0,025 | 0,03 | 0,05 | 0,015 |
| ρν, Омсм | 1014 | - | - | - |
| Еэл, кВ/мм | 16-24 | 32 | 33 | 35 |
| λ, Вт/мК | 0,113 | - | - | -+ |
ХСПЭ и ПХС являются конструкционным материалом общетехнического назначения, используемым в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности для изготовления резинотехнических изделий (прокладок, манжет, шлангов и т.п.), антикоррозионных покрытий гальванических ванн и металлических емкостей, в автомобильной – для изготовления светлых боковин шин, для совмещения с другими каучуками, в электротехнической – для изоляции проводов и создания внешней оболочки кабелей. Из ПХС формуют износо- и коррозионностойкие покрытия для полов, цветную подошву обуви. Основные показатели свойств ХСПЭ приведены в табл. 11.
2.6. Производные этилена
При сополимеризации этилена с пропиленом, бутиленом и другими олефинами получают линейные полимеры плотностью от 930 до 940 кг/м3 (средняя) или менее 930 кг/м3 (низкая), содержащие от 0,2 до 3,0% сополимера. Эти модификации полиэтилена сочетают достоинства ПЭВД и ПЭНД. Так, пленки из сополимеров этилена средней плотности по внешнему виду (шероховатости и мутности) напоминают бумагу, но по прочностным показателям отвечают ПЭНД, а по эластичности – ПЭВД. Пленки из модифицированного полиэтилена низкой плотности эластичны, подобно пленкам из ПЭВД, и обладают гораздо большей прозрачностью.
Сополимеры этилена с бутиленом (бутеном-1, бутиленом) выпускаются в соответствии с ТУ 6-05-041-018–84 и имеют молекулярную массу от 30 до 800 тыс. Они являются конструкционным материалом общетехнического назначения. Модифицированный полиэтилен средней плотности имеет плотность 935 кг/м3 и обладает высокой ударной вязкостью – 50 кДж/м2, разрушающим напряжением при растяжении от 18 до 25 МН/м2, относительным удлинением при разрыве не менее 800 %, стойкостью к растрескиванию выше 600 ч, ПТР расплава от 0,2 до 1,5 г/10 мин.
С увеличением содержания бутилена или увеличением длины его углеводородной цепи степень кристалличности, плотность, жесткость, твердость и прозрачность пленок уменьшаются.
Сополимер с этилацетатом (сэвилен) выпускается в США под торговым названием ультрадур, монтотел, цитафикс, акрофлекс, ац-сополимер, в Германии – алкатен VIG, луполен V, винтатен VAE.
Промышленные марки сэвилена содержат от 2 до 30 % винилацетата и имеют молекулярную массу от 30 до 500 тыс. Он представляет собой прозрачный, эластичный, конструкционный материал общетехнического назначения с высокой адгезией к металлам. По своим свойствам сополимеры этилена с винилацетатом приближаются к свойствам пластиката поливинилхлорида и каучуков.
3. Полиэтилентерефталат
Торговое название: лавсан (РФ), майлар, дакрон, терилен (США), мелинекс, терилен (Великобритания), хостафан (Германия).
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) – сложный полиэфир терефталевой кислоты и этиленгликоля со строением звена макромолекулы. Макромолекула ПЭТФ имеет конформацию статистического клубка. Параметр растворимости составляет 20,7 (кДж/м3)0,5, критическое поверхностное натяжение смачивания 43 МН/м2, показатель преломления 1,574.
В промышленности ПЭТФ получают в две стадии. На первой проводят переэтерификацию диметилтерефталата этиленгликолем с получением дигликоль-терефталата, а на второй осуществляют его поликонденсацию.
ПЭТФ является слабополярным, аморфно-кристаллическим (степень кристалличности от 40 до 45 %), прозрачным (Кпр больше 90 %), медленно кристаллизующимся вследствие сильного межмолекулярного взаимодействия полимером с температурой плавления 255-265°С, температурой стеклования аморфных областей 80°С и температурой деструкции 380°С. Молекулярная масса промышленных марок колеблется от 20 до 40 тыс. Для изготовления пленок и листов используют промышленные марки ПЭТФ с молекулярной массой от 23 до 26 тыс.
Термостойкость ПЭТФ в расплаве сохраняется до 280-290°С. Выше 300°С протекает весьма интенсивная термоокислительная деструкция, которая сопровождается разрывом сложноэфирных связей, появлением карбоксильных и винил-эфирных групп и выделением продуктов деструкции – ацетальдегида (80 %), диоксида углерода (9 %), оксида углерода (8 %), этилена (2 %), воды, метилбензола и пр. (1 %). ПЭТФ стабилизируют замещенными фенолами, ароматическими аминами, производными фосфорной кислоты и т.п. Для улучшения условий переработки и модификации свойств в ПЭТФ вводят полиэтилен, полиамиды и другие термопласты.
При комнатной температуре ПЭТФ устойчив к действию бензина, керосина, нефти, спиртов, кетонов, различных растворителей, воды, 100%-ной фосфорной кислоты, 70%-ной серной кислоты, 80%-ной муравьиной, 30%-ной уксусной, 5%-ной соляной кислоты, растворам отбеливающих веществ даже при повышенных температурах (до 60°С). Концентрированная серная кислота растворяет и гидролизует ПЭТФ до терефталевой кислоты. Он не стоек к щелочам, которые при температуре выше 40°С гидролизуют ПЭТФ с образованием солей терефталевой кислоты и этиленгликоля. Гидролиз изделий из ПЭТФ происходит и при кипячении в растворе соды.
ПЭТФ не гигроскопичен и обладает высокими физико-механическими и диэлектрическими показателями (табл. 12). Стабильность свойств сохраняется в интервале температур от -60 до 170°С. Еще более высокие диэлектрические показатели имеет сложный эфир бутиленгликоля и терефталевой кислоты - полибутилентерефталат (ПБТФ).
ПЭТФ является конструкционным материалом общетехнического и инженерно-технического назначения. Применяется для формования листов и пленок, товаров культурно-бытового назначения, деталей антифрикционного, электроизоляционного и конструкционного назначения в радио- и электротехнике, машиностроении. Допущен для формования изделий для хранения напитков и продуктов. Пленки из ПЭТФ легко поддаются металлизации алюминием, цинком, оловом, нанесению печати, окрашиванию, дублированию с полиэтиленовыми пленками и армированию волокнами.
Детали из ПЭТФ свариваются ультразвуком или склеиваются. Листовой ПЭТФ перерабатывают в прозрачные изделия пневмовакуумформованием.
Нормативные показатели качества ПЭТФ приведены в табл. 12.
Таблица 12. Нормативные показатели качества ПЭТФ и ПБТФ
| Показатель | ПЭТФ пленочный | Литьевой ПЭТФ 030110 ТУ 6-05-830-76 | ПБТФ ТУ 6-05-1117-77 |
| γ, кг/м 3 | 1380-1400 | 1300-1320 | 1310 |
| n25D, оС | 1,574 | - | - |
| Тпл, оС | 255-265 | - | 255 |
| Тс, оС | 70-80 | - | - |
| Траб | - | - | От -60 до 150 |
| σр МН/м2 | 140-290 | 50-70 | 30 |
| σс, МН/м2 | - | 80-100 | - |
| σизг, МН/м2 | - | 74-90 | 84 |
| εр, % | 60-180 | - | 150-300 |
| а, кДж/м2 | - | 15-30 | - |
| а', кДж/м2 | - | - | 4-6 |
| ср, Дж/моль·K при 20-60оС при 90-200оС при 270-290оС | 1,129-1,289 1,575-1,839 1,599-2,074 | - - - | - - - |
| НВ, МН/м2 | - | 95-110 | - |
| Ер, МН/м2 | 3500-4500 | - | - |
| ρV, Ом см | 1016-1017 | 1016-1017 | 1016 |
| ρS, Ом | 1014 | - | - |
| ε106 | 2,8-2,9 | 3,0-3,5 | 3,3 |
| tgδ106 | 0,018 | 0,01-0,02 | 0,005 |
| Еэл, кВ/мм | 14-25 | 12-17 | 20 |
| W24, % Wх, % | 0,6 0,6-0,7 | - - | - - |
| У, % | 0,6 | 1,2-1,5 | 0,2-0,6 |
| Х | 0,14 | - | - |
ПЭТФ выпускается в соответствии с ТУ 6-06-415-73, а также ТУ 6-05-830-76 (полиэтилентерефталат литьевой) на основе ПЭТФ, модифицированного полиэтиленом, и ТУ 8-05-1118-77 на основе ПЭТФ, модифицированного ПА-6 с добавкой красителя (в виде гранул). ПЭТФ перерабатывается литьем под давлением при следующих параметрах: 245 < Тл <250°С, 80<руд<100 МПа, 20
Для производства оболочек кабелей и других изделий электроизоляционного назначения применяется ПБТФ, выпускаемый по ТУ 6-05-1117-77 (табл. 12). Он перерабатывается литьем под давлением при следующих параметрах: 230 <Тл< 260°С, 80<Руд<100 МПа, 15
Гранулы ПЭТФ (ТУ 6-06-415-73) размером (2-4) мм х (1-5) мм имеют насыпную плотность от 750 до 800 кг/м3.
Перед переработкой гранулы ПЭТФ и ПБТФ необходимо высушивать до влагосодержания не более 0,02 % в течение 6-8 ч при 115-125°С под вакуумом при остаточном давлении от 1,3 до 0,67 кПа.
ПЭТФ производится на:
АООТ "Владимирский химзавод", г. Владимир;
ООО "Олента", г. Москва;
фирме "Дюпон", отделение в Москве.